浅析桥梁下部结构的加固与改造

江学云

佛山市三水区公路局公路管养中心528100

摘要：在不中断交通的情况下，对桥梁进行加固或修理，都是一项艰难的工程。下部结构，尤其是基础，一般情况下多半隐蔽在地面之下或河底之下，难以发觉其异状情况，即或发现损伤，而要一边临时承托重型结构的方法来进行加固，一边凿削和补强，施工作业是极其困难功能的目的。桥梁加固的方法是多种多样的，针对不同损坏的桥梁，希望能找到最简易、最行之有效的方法来加固以达到恢复或提高桥梁功能的目的。

关键词：桥梁；下部构造；加固

墩台和基础将直接承受上部构造的荷载（包括静载和动载），并将荷载传递给地基受力。所以，桥梁下部构造质量的好坏也直接影响其承载能力和正常使用，而且有的旧桥承载能力的降低和主要病害的产生是由于下部构造的病害所引起。因此，在旧桥加固改造工作中，对下部构造的加固改造是非常重要的，否则，就不能达到恢复和提高桥梁整体承载能力及正常使用的目的。

1下部结构的常见病害

1.1桥梁基础存在的问题

1.1.1基础沉降和不均匀沉降

对于深基础都是采用嵌岩或埋入地下较深层，则它所表现的沉降或位移在施工中逐级表现，并且在使用以后的1～2年内达到稳定。除非受特别的外界力作用，他们的强度、变形和稳定性一般都能达到工程要求。浅基础由于埋设浅、结构简单、施工方便、造价较低，是建筑物最为常见的基础形式。在地基压密或软土地基上的桥梁，往往出现沉降，特别是不均匀沉降，对桥梁结构产生极大的危害，应加以观察、分析，做好设防工作。

1.1.2基础滑移和倾斜

（1）基础由于经常受到洪水冲刷而发生滑移，一般与洪水冲刷深度有密切关系。因此，关键问题应放在如何确定洪水的冲刷深度上。

（2）由于河床在种种原因影响下，造成了桥台前临河面地基土层的侧向压力减少，使基础产生侧向滑移。

（3）桥台基础的地基强度弱化。台背高填方路堤，如果处理不当，往往会造成主动土压力过大，使桥台前倾；或者土体下沉，使桥台台座前移，台顶后仰，导致基础移动、桥台倾斜。

（4）沉井和桩在基础滑移下也会使桥台倾斜，不过没有那么严重。桩基础抗滑移效果最好。

1.1.3基础结构物的异常应力和开裂

由于受力不均，往往会产生局部异常应力，并导致横向或竖向裂缝。在特殊外荷载的作用下，还会使基础结构物因出现异常应力而产生局部损坏。

1.2墩台的缺陷

桥墩（台）身位于桥梁上部构造和基础之间，是下部结构的主体，多采用圬工或钢筋混凝土结构。墩台结构由于具有将上部结构的荷载传递给基础的功能，因此，墩台容易受到上部结构荷载增加和基础出现缺陷的直接影响。尤其是当基础产生不均匀沉降、滑移、倾斜等现象时，将会使墩台受到影响而产生很大的损坏。

2下部结构的加固与改造

2.1基础加固技术

2.1.1扩大基础加固法

桥梁基础扩大底面积的加固，称为扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足，或埋置太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀变形过大时，采用扩大基础面积的方法进行加固，主要由地基变形计算来选定。在刚性实体式基础周围加石砌圬工或混凝土以扩大基础的承载面积，扩大基础加固法可按下列顺序进行。

（1）通常在必须加宽的范围内先打板桩围堰，如墩台基底土壤不好时，应作必要的加固；

（2）挖去堰内土壤，直挖至必要的深度，以保证墩台的安全；

（3）在堰内把水抽干后，铺砌石块（浆砌），或作混凝土基础；

（4）新旧基础要注意牢固结合，施工时可加设连系（锚固）钢筋或插以钢销，以使加固扩大基础和旧基础牢固的结合成一整体。

2.1.2补桩加固法

增补桩基加固法指的是在桩式基础的周围，补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩，并扩大原承台，以提高基础承载力，增加基础稳定性。采用增补桩基法加固墩台采用打桩加固，如原有桩距较大时，可在桩间插桩；如原有桩距较小且通航净跨允许缩小时，可在原排架两侧增加桩数，成为三排式的墩桩。如在桩间加桩，可凿除原有盖梁并浇筑新盖梁，将新旧桩顶连接起来。但此时必须检查原有盖梁在加桩顶部能否承受与原来方向相反的弯矩，如不能承受则必须加固原有盖梁或重新浇筑盖梁。加固原有盖梁时，可在盖梁顶部增设钢筋。当桥台垂直承载力不足时，一般可在台前增加一排桩并浇筑盖梁，以分担上部结构传来的压力。打桩（或钻孔桩）时可利用原有桥面脚手架，在桥面上开洞插桩。增浇的盖梁可单独受力，也可联结在一起，使旧盖梁、旧桩和新桩一起受力。

2.1.3人工地基加固法

当地基下面的地基土松软，不能承受很大荷载，或因上层土虽好，但深层土质不良引起基础沉陷时，可采用人工地基加固方法。一般采用的有砂桩法、树根桩法、高压喷射注浆法和灌浆法等。

（1）砂桩法。当软弱地基层较厚时，可用砂桩法改善地基的承载能力。加固施工时，将钢管或木桩打入基础周围的软弱土层中，然后将桩拔出，灌入经过干燥的粗砂，进行捣实，做成砂桩，达到提高土的密实度的目的。

（2）树根桩法。树根桩是一种小直径钻孔灌注桩。先利用钻机钻孔，满足设计要求后，放入钢筋或钢筋笼，同时放入注浆管，用压力注入水泥浆或水泥砂浆而成桩。小直径钻孔灌注可以竖向、斜向设置，网状布置如树根状，故称为树根桩。

（3）高压喷射注浆法。将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度，以高压喷射流使固化浆液与土体混合，凝固硬化加固地基的方法。

4）灌浆法。在墩台基础之下，在墩台中心直向或斜向钻孔或打入管桩，通过孔眼，用一定的压力把各样浆液注入土层中，通过浆液凝固，把原有松散的土固结为有一定强度和防渗透性能的整体，或把岩石裂缝堵塞起来，从而加固地基，提高地基承载力的一种方法。注浆法加固桥

梁墩台基础，所采用的方法和注浆材料一般都因地质情况的不同而异。这种加固方法的应用已经越来越多，特别是高压喷射注浆法的旋喷法，已在桥梁工程中得到广泛应用。

2.2墩台常用的加固方法

2.2.1钢筋混凝土套箍或护箍加固法

如桥梁墩台出现贯通裂缝，为防止裂缝的继续发展，可用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。加固时，一般在墩身上、中、下分设三道围带。其间距应大致相当于桥墩侧面的宽度；每个围带的宽度，则根据裂缝情况和大小而定。为加强围带与墩台的连接，应在墩身内埋置直径10～

25ｍｍ的钢销，埋钢销的孔眼要比销径大出15～20ｍｍ，先填满销孔再浇筑混凝土，同时填塞裂缝。当墩台损坏严重，有严重裂缝及大面积表面破损，风化和剥落时，可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套进行加固。

2.2.2墩台滑移倾斜的处理

（1）支撑法加固。当墩台为尺寸不足，难以承受台后被动土压力而往桥孔方向产生倾斜或滑移的埋置式桥台时，可采用修筑撑壁法进行加固。对于单孔小跨径桥台，为防止墩台滑移，可在两台之间加建水平支承，如整跨浆砌片石撑板，或用钢筋混凝土支撑梁进行加固。

（2）新建辅助挡土墙加固。对于因墩台台背水平土压力太大而引起的桥台倾斜，应设法减小桥台后壁的土压力，可在台背加建一挡土墙，以增加挡土能力。

（3）减轻荷载法。筑于软土地基上的墩台，常由于填土较高，而受到较大侧向土压力作用，从而使墩台产生前移，以致发生倾斜。此时，一般可更换台背填土，减小土压力。

（4）采用拉杆技术加固桥台。对于桥台的侧墙发生外倾，则可以采用拉杆给予加固，采用的材料是粗钢筋，钢筋混凝土制作。采用的方法：一是直接对于桥台两侧侧墙安置对拉钢筋，再加钢筋混凝土箍圈进行处理。二是采用预埋锚定，对穿倾斜的侧墙安置钢筋锚头、粗钢筋、螺帽，给予收紧达到倾斜的桥梁加固和恢复的目的。在加固时，要注意清理台内的填土。

3桥梁墩台基础的的改造

为了提高桥梁的通过能力，往往需要对旧桥采取拓宽措施。随着上部结构的拓宽，必须加宽原有墩台基础。也有由于设计考虑不周，台背高填土和基础承载力不足等因素，使桥台或桥墩产生不同程度的沉陷，从而影响桥跨结构的正常使用，为此亦需相应加高桥梁墩台。

3.1墩台基础的加宽

墩台基础的加宽改建，一般可采取下述两种方法。

（1）接长盖梁法。利用旧桥的基础，靠墩台盖梁挑出悬臂加长部分安装加宽的上部桥跨，此时可以仅加宽桥墩和桥台的上部，基础和墩台身则不必予以加固。利用此法加固墩台时，旧桥墩台基础必须完好、稳定，且需经过承载力验算后才能采用。

（2）旧墩台附近设置新墩台法。直接靠近原有墩台或稍稍离开一些，在其上下游添造一个新的墩台。在此情况下，必须巩固与围护原有桥台基础周围的土基，并设法防止原有墩台基础的变形。用此方法加宽墩台时，需考虑到新加宽部分墩台的沉降量和旧墩台不一致的情况。使用多年的旧桥墩台，一般趋于稳定，即使继续沉降也是极为微小的。因此，新加宽的部分墩台和旧墩台之间，可采用设置沉降缝的办法而避免相互牵制。

3.2墩台的加高

桥梁墩台产生沉陷，严重时影响桥下净空，甚至会阻碍通航，由于墩台的沉降，使桥梁产生不均匀受力，影响桥梁的正常使用。为此必须及时进行改建加高。用千斤顶顶升桥梁上部结构来加高墩台的方法是修复桥梁墩台沉陷的一种既经济又简便易行的施工方法。

4结束语

桥梁下部构造能否正常使用，不仅与墩台本身的完好程度有关，而且往往涉及到基底土质和水文等诸多因素。尤其是基础部分，因为是隐蔽工程，多数处于水下，较难观察和判断，因此，对于旧桥的下部构造，加固改造，无论是加固前的检验与病害原因分析、判断，还是具体的加固设计与加固方法，相对于上部构造来讲难度都可能更大。在针对具体的旧桥下部构造实施加固改造前，首先应在对现场检测资料分析与判断的基础上，确定下部构造是否具有加固改造的意义。只有具备了加固改造的价值，同时又能实施加固改造施工的下部构造，才能认为具有加固改造的必要。否则，根据墩台和基础在整个桥梁结构中的重要性，无论从技术与安全上，还是经济上，都应考虑拆除旧桥重建新桥的方案。

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